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長期間にわたるラマン分光測定による培養神経細胞の化学物質毒性評価法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K18047
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関関西学院大学

研究代表者

橋本 剛佑  関西学院大学, 生命環境学部, 助教 (30868831)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードラマン分光法 / 神経細胞 / ビスフェノールA / 発達神経毒生 / ケモメトリックス / 薬剤感受性 / 神経発達毒性
研究開始時の研究の概要

本研究は化学物質が神経細胞の発達へおよぼす影響を評価する新技術の開発を目指している.まず,神経細胞の分子ダイナミクスと活動電位ダイナミクスを同時に追跡可能なラマン顕微鏡を構築する.次に,神経細胞を培養100日以上の長期間にわたり活動電位測定とラマン測定し,活動電位ダイナミクスと関連したラマンスペクトル変化を抽出する. そして,内分泌かく乱物質ビスフェノール Aを曝露した神経細胞のラマンスペクトルを測定し,作成した評価モデルの精度を検証する.

研究成果の概要

本研究では神経細胞が作る神経回路網の発達状態が化学物質に対する感受性に影響を与えるという仮説を検証した.培養15, 30, 60日目の神経細胞にビスフェノールA(BPA)を添加し,添加後5時間まで,1時間毎に神経細胞のラマンスペクトルを取得し,主成分分析による解析を行った.培養15, 30日目のBPA添加群とコントロール群でチロシンに帰属できるスペクトル変化が観測された.BPAがもたらす発達神経毒生の本質は未成熟な神経回路網中の神経細胞に緩やかかつ長期的に続く興奮毒性であることが示唆された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって得られた大きな発見の一つは,神経細胞のBPAに対する応答が培養日数によって異なることであった.成熟した神経細胞ではBPA曝露によるラマンスペクトルに変化がみられなかったのに対し,未成熟な神経細胞ではBPA曝露によってラマンスペクトルの変化が観測された.本研究成果は,ラマン分光法が化学物質が神経細胞へもたらす影響を生きたまま評価できることを示している.また神経細胞を長期間培養しながら測定し続けることのできる光学系を確立することに成功し,BPAのような内分泌かく乱物質の他,マイクロプラスチックやウイルスの毒性評価に応用することができるようになった.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] ラマン分光法による化学物質の発達神経毒性モニタリング技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      橋本剛佑,佐藤奨悟,森山美優,佐藤英俊
    • 雑誌名

      レーザー学会第566回研究会報告書

      巻: RTM-22-15-25 ページ: 11-16

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Attenuated Total Reflection Far-Ultraviolet (ATR-FUV) Spectroscopy is a Sensitive Tool for Investigation of Protein Adsorption2022

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Kosuke、Morisawa Yusuke、Tortora Mariagrazia、Rossi Barbara、Ozaki Yukihiro、Sato Hidetoshi
    • 雑誌名

      Applied Spectroscopy

      巻: - 号: 7 ページ: 793-800

    • DOI

      10.1177/00037028211070835

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ラマン分光法と多変量解析で視る神経細胞の分化と機能2021

    • 著者名/発表者名
      橋本 剛佑,佐藤 英俊
    • 雑誌名

      月刊OPTRONICS

      巻: 40(8) ページ: 95-99

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A study on electronic structure and transition of saccharides by ATR-FUV and UVRR spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Hashimoto,Fatima Matroodi, Mariagrazia Tortora, Yusuke Morisawa,Yukihiro Ozaki,Barbara Rossi,Hidetoshi Sato
    • 学会等名
      SciX2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A study on relationship between development of neuronal cells and susceptibility to bisphenol A (BPA) using Raman spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Kosuke HASHIMOTO, Shogo SATO, and Hidetoshi SATO
    • 学会等名
      SciX2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 遠紫外分光法とUV共鳴ラマン分光法による単糖の電子構造の研究2023

    • 著者名/発表者名
      橋本剛佑,Fatima Matroodi, 森澤勇介,尾崎幸洋,Barbara Rossi,佐藤英俊
    • 学会等名
      レーザー学会第577回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ラマン分光法を用いた化学物質の神経発達毒性評価法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      橋本 剛佑,佐藤 奨悟,森山 美優,岩崎 啓太,佐藤 英俊
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第43回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ラマン分光法による化学物質の発達神経毒性モニタリング技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      橋本剛佑,佐藤奨悟,森山美優,佐藤英俊
    • 学会等名
      レーザー学会第566回研究会「光・レーザーの医学・生物学応用」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法を用いた化学物質の発達神経毒性評価法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      橋本剛佑,佐藤英俊
    • 学会等名
      レーザ顕微鏡研究会第47回講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ラマン分光法を用いた神経細胞のビスフェノールAへの感受性の分析2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤奨悟,橋本剛佑,佐藤英俊
    • 学会等名
      レーザー学会第42回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法で観察する神経細胞の発達過程2021

    • 著者名/発表者名
      橋本剛佑,佐藤英俊
    • 学会等名
      第6回フォトニクスワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] A study on development of living neuron with bisphenol A using Raman spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Hashimoto, Hidetoshi Sato
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on ATR-FUV spectroscopy for investigation of electronic structure and transitions of proteins2021

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Hashimoto, Yusuke Morisawa, Mariagrazia Tortora, Barbara Rossi, Yukihiro Ozaki, Hidetoshi Sato
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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